Наука і життя // Ілюстрації

Схема радіолокаційної зйомки. Антена радіовисотомір спрямована по вертикалі і безпосередньо вимірює висоту SO космічного апарату щодо середнього рівня поверхні в освітленому плямі 2 під ним.

Принцип синтезу апертури. Апаратура супутника за час прольоту над елементом поверхні послідовно знімає його з N точок.

Загальний вигляд космічних апаратів «Венера-15» і «Венера-16» з радіолокаційної апаратурою.

Антена Центру космічної телекомунікації.

Частина смуги зображення поверхні Венери, отриманого в першому сеансі зйомки 16 жовтня 1983 року апаратом «Венера-15».

Зображення частині гір Максвелла з кратером Клеопатра. Зверху - профіль висот по трасі, зазначеної білою лінією. Їх максимальна висота - 11 км над рівнем середньої поверхні. Вертикальний масштаб укрупнені в 32 рази в порівнянні з горизонтальним.

Карта висот гір Максвелла, представлених колірною шкалою. Низовини мають синій колір, височини - темно-коричневий, переходи кольору відповідають зміни висоти на 500 метрів.

Геологічні структури, що отримали назву «павукоподібні».

Укрупнений фрагмент гір Максвелла з кратером Клеопатра. Зліва від гір - східний край плато Лакшмі.

Геологічна карта Венери, побудована за результатами її радіолокаційного картографування.

«Слід людської ноги» на поверхні Венери.

Зображення району гір Максвелла з кратером Клеопатра, отримане апаратом «Magellan».

<

>

Радіолокаційні дослідження Венери з Землі були розпочаті в 1961 році (в тому числі Інститутом радіотехніки й електроніки АН СРСР в Центрі далекого космічного зв'язку під Євпаторією). Вони дозволили визначити період і напрямок обертання планети. Виявилося, що на відміну від інших планет Венера обертається за годинниковою стрілкою (якщо дивитися з північного полюса небесної сфери), тобто в напрямку, протилежному обертанню Землі і всіх інших планет, роблячи один оборот протягом 243 земних діб. Вони показали також, що поверхня Венери неоднорідна, але «розгледіти» її деталі не дозволяло велику відстань. У зв'язку з цим в 1973 році виникла думка послати до Венери космічний апарат з радіолокаційної апаратурою для детальної зйомки її поверхні.

Радіолокаційні виміру проводяться так. Космічний апарат, що став штучним супутником планети, рухається над її поверхнею, вимірюючи радиолучом профілі висот і отримуючи детальні зображення поверхні вздовж траси польоту. Радіолокаційна система апарату складається з передавача, приймача і реєструючого пристрою. Передавач і приймач по черзі підключаються то до антени радіолокатора, то до антени радіовисотомір. Відбиті сигнали передаються на Землю для обробки.

Антена разом з космічним апаратом переміщається щодо знімається поверхні, послідовно займаючи позиції 1, 2, ... N. Обробляючи відбиті сигнали спільно, отримують як би уявну антену, яка в N разів довше бортовий. Відповідно зростає просторову роздільну здатність в напрямку польоту: досягнутого якості зображення можна було досягти за 70-метровою антеною, в той час як її реальна довжина була всього 6 метрів. Такий спосіб отримання детальних зображень поверхні називається методом синтезу апертури.

По одному радіолокаційному зображенню, як і по одиночній фотографії, важко судити про висоту видимих ​​утворень. Для вимірювання висот рельєфу планети служить радіовисотомір. Величина місцевого радіуса планети, що залежить від рельєфу в даній точці, обчислюється як різниця відстані апарату від центру планети і виміряної висоти.

При створенні «Венер» за основу взяли розроблений за життя головного конструктора Г. Н. Бабакіна орбітальний апарат, який доставив до планети спускаються модулі станцій «Венера-9» і «Венера-14». Замість спускається модуля на ньому встановили герметичний контейнер з радіолокаційної апаратурою і антенами, збільшили паливні баки із запасом пального для гальмування при виході на орбіту штучного супутника Венери і площа сонячних батарей.

На Землі для прийому і реєстрації інформації були обладнані дві найбільші в Радянському Союзі радіоантени. Одна, діаметром 70 метрів, забезпечувала управління космічними апаратами і прийом інформації в Центрі далекого космічного зв'язку під Євпаторією. Інша, діаметром 64 метри, брала інформацію на полігоні Ведмежі Озера під Москвою. Щодоби за час сеансу зв'язку на магнітну стрічку записувалося 100 мегабіт радіолокаційної інформації зі швидкістю 100 кілобіт в секунду.

«Венера-15» і «Венера-16» стартували 2 і 7 червня 1983 року зі орбіти супутника Землі за допомогою ракети-носія «Протон». 10 і 14 жовтня після 130 діб польоту обидва апарати були виведені на орбіти супутника Венери з періодом обертання 24 години. Їх мінімальна відстань від поверхні склало 1000 кілометрів, максимальна - 66 000 кілометрів. Регулярне картографування Венери почалося 11 листопада 1983 року і тривало до 10 липня 1984 року.

На борту космічних апаратів реєструвався відбитий сигнал - радіоголограм. Її зображення відновлювали (розшифровували) за допомогою перетворення Фур'є. Для цього в Інституті радіотехніки й електроніки (ІРЕ) розробили методику обробки сигналу на спеціалізованому цифровому процесорі, створеному спільно з Інститутом електронних керуючих машин Минприбора. Разом з малої ЕОМ СМ-4 Фур'є-процесор склав основу обчислювального центру обробки інформації з «Венер» у фрязінской частини ІРЕ. Побудоване зображення можна було переглянути на телевізійному екрані. Для зберігання магнітних стрічок з інформацією радіолокаційного картографування довелося обладнати спеціальне приміщення.

На стандартному фотографічному бланку розміром 20? 30 см містилося два відрізки знімається смуги довжиною 1070 км, шириною 156 км і службова інформація, призначена для прив'язки зображення до поверхні планети. Залежно від висоти космічного апарату дозвіл поверхні змінювалося в межах 1,2-2,7 км уздовж траси польоту і 0,9-1,5 км перпендикулярно їй. При виведенні зображення з кроком 0,2 мм і розмірі елемента розкладання 800 м масштаб дорівнював 1: 4 000 000. Знімок на с. 103 (вгорі) зображує частина гір Максвелла з кратером діаметром близько 100 км, який отримав ім'я Клеопатри; з ним суміщений профіль висот, на якому вказана величина радіусу поверхні планети в даній точці (середній радіус Венери 6051 км). Кратер розташований на схилі гірського масиву і має складну форму. З зіставлення зображення з профілем видно, що всередині великого кратера глибиною близько 1,5 км знаходиться другий, меншого діаметра, дно якого опущено ще на 1 км.

Проходячи поблизу планети, апарат за 16 хвилин щодня знімав смугу поверхні довжиною близько 7500 км. За 24 години Венера поверталася навколо своєї осі на 1,5 °, і при наступному проходженні знімалася нова смуга, частково перекриває попередню. За вісім місяців регулярного радіолокаційної зйомки, коли Венера зробила повний оборот навколо своєї осі, був отриманий матеріал для картографування всього Північної півкулі планети від полюса до широти 30 ° площею 115 мільйонів квадратних кілометрів, чверті поверхні Венери (77% площі земної суші).

Смуги радіолокаційних зображень перебудовували в венероцентріческую систему координат. При побудові карт брали до уваги висоту місцевого рельєфу, виміряну радіовисотоміром, враховували поворот планети за час радіолокаційного сеансу і вносили поправки на обурення параметрів орбіти при роботі двигунів системи орієнтації. Всю зняту область перенесли на 27 карт. У 1989 році Головне управління геодезії і картографії при Раді Міністрів СРСР видало перший «Атлас поверхні Венери».

На поверхні Венери виявлені цікаві геологічні структури, що нагадують павуків і слід людської ноги (тільки вже дуже великий). З перших же днів радіолокаційної зйомки Венери в Інституті геохімії та аналітичної хімії ім. В. І. Вернадського стали проводити геологічний аналіз отриманих зображень, встановили основні форми геологічної будови Венери, провели хронологічну прив'язку їх виникнення і побудували геологічну карту знятої території.

Радіолокаційне картографування, розпочате «Венера», продовжив американський апарат «Magellan». Для планування його зйомок американським дослідникам, на їхнє прохання, були передані наші матеріали. У 1990-1993 роках «Magellan» зняв всю поверхню Венери при більш високому просторовому вирішенні.